CN101093398A - 无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法 - Google Patents

无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101093398A
CN101093398A CN 200710025294 CN200710025294A CN101093398A CN 101093398 A CN101093398 A CN 101093398A CN 200710025294 CN200710025294 CN 200710025294 CN 200710025294 A CN200710025294 A CN 200710025294A CN 101093398 A CN101093398 A CN 101093398A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
helicopter
speed
pendulum
closed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200710025294
Other languages
English (en)
Other versions
CN100511061C (zh
Inventor
王道波
盛守照
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CNB2007100252943A priority Critical patent/CN100511061C/zh
Publication of CN101093398A publication Critical patent/CN101093398A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100511061C publication Critical patent/CN100511061C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法，属直升机的防钟摆控制方法。该控制方法，包括利用俯仰角速率和滚转角速率分别经俯仰增稳控制和滚转增稳控制构成第一闭环控制内回路；利用俯仰角和滚转角分别经俯仰控制器和滚转控制器构成第二闭环控制内回路；其特征是还包括利用纵向加速度和横向加速度分别经纵向速度增稳控制和横向速度增稳控制构成的加速度闭环控制回路；利用纵向速度和横向速度经纵向速度调节器和横向速度调节器构成的速度闭环控制回路。本方法能使无人直升机不构成形成钟摆的条件，避免无人机钟摆现象的发生，并当出现钟摆趋势时，可使无人直升机小范围快速移动，使其脱离钟摆条件，达到抑制无尾桨型无人直升机钟摆的目的。

Description

无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法
技术领域
本发明涉及一种无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法，能使这种新型无人直升机在悬停时不进入钟摆状态。
背景技术
钟摆现象是一个物体绕其自身的一个固定端，在一定范围内作有规律的、周而复始的摆动，其特点是一端固定，另一端可以自由运动，在理想情况下，摆角呈现周期性变化。由于无尾桨型无人直升机在构型上具有诱发钟摆的条件，其摆动是二维的，即有纵向和侧向两个方向；摆长是不确定的，但是有界的，当飞机在执行飞行任务的时候，随着机内油量的变化，飞机的重心随着变化，还有设备安装等其它不确定性因素也影响重心的位置和对称性，摆长会随之变化；另外，摆动所围绕的固定点因受到和钟摆自身不相关的外力作用，而在平面或者空间被动运动，这个运动不受摆动的影响，但是可以影响摆动。这种无尾桨型无人直升机采用常规无人直升机控制方法在悬停时会因外部的阵风等干扰产生纵向和侧向摆动现象，危及无人直升机的飞行安全。
发明内容
无尾桨型无人直升机由于其特定的构型，在一定的条件下会产生钟摆现象，这种现象会引起无人直升机等幅振荡，严重会振荡发散，引起飞行事故。本发明提供一种无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法，用于防止和抑制此型无人直升机的钟摆振荡。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在常规无人直升机姿态双闭环控制回路的基础上，增设速度闭环控制和线加速度闭环控制，采用这种防钟摆控制规律使无人直升机不构成形成钟摆的条件，以避免钟摆现象的发生，并当出现钟摆趋势时，可使无人直升机小范围快速移动，使其脱离钟摆条件，达到抑制无人直升机钟摆的目的。具体控制方法是利用直升机中的角速率陀螺输出的俯仰角速率和滚转角速率分别经俯仰增稳控制和滚转增稳控制构成第一闭环控制内回路，提高直升机姿态控制的稳定性；利用直升机的姿态陀螺输出的俯仰角和滚转角分别经俯仰控制器和滚转控制器构成第二闭环控制内回路，实现对直升机的姿态控制；在此基础上，利用加速度计输出信息获得的纵向加速度和横向加速度分别经纵向速度增稳控制和横向速度增稳控制构成的第三闭环控制回路，提高直升机速度控制的稳定性；利用GPS输出的信息获得的纵向速度和横向速度经纵向速度调节器和横向速度调节器构成的第四闭环控制回路，实现提前抑制摆角偏离的控制。当采用这种控制方法后，无尾桨型无人直升机将可安全处于悬停状态，无论此时是否受到阵风的扰动或其它外力干扰。
附图说明
图1为无尾桨型无人直升机在外界干扰下的防钟摆过程。
图2为无尾桨型无人直升机在前移1米任务下的防钟摆过程。
图3为无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明控制效果进行说明：
(1)当机体受到外力作用，如受到风的干扰后，在重力作用下，这种无尾桨型无人直升机就会产生一个平衡位置附近的摆动。在所设计的控制律的控制下，其效果是无人直升机小范围快速移动，使得直升机在短时间内达到平衡状态，其纵向响应如图1所示，横向响应同纵向响应一致。
(2)当机体的悬点受到外力作用，如要求直升机纵向运动1米，相当于机体重心有一个反向的惯性力，由于机体受到外力，所以形成摆动条件。在所设计的控制律的控制下，既能做到抑制摆动的现象，又能让飞机向前飞行一个固定的距离，其实这种控制效果首先是让悬点向反向移动，然后正向移动，如图2所示，此时机体摆动的时间最短，横向响应同纵向响应一致。
所设计的控制方法如图3所示，其中，俯仰与滚转姿态控制采用了常规无人直升机姿态双闭环控制回路，如图3中虚线框内部所示，利用角速率陀螺输出的俯仰角速率和滚转角速率构成的内回路起到提高姿态控制稳定性的作用，俯仰和滚转增稳控制采用比例控制器；利用姿态陀螺输出的俯仰角和滚转角构成的外回路作为姿态控制的主回路起到姿态控制的作用，俯仰和滚转姿态控制采用比例积分控制器。防钟摆控制在常规无人直升机姿态控制的基础上又增加了由速度和加速度组成的外围双闭环控制回路，如图3中虚线框外部所示，利用加速度计输出信息获得的无人直升机纵向加速度和横向加速度构成的内回路起到提高速度控制稳定性的作用，纵向和横向速度增稳控制采用比例控制器；利用GPS输出信息获得的无人直升机纵向速度和横向速度构成的外回路作为防钟摆控制的主回路起到提前抑制摆角偏离的作用，纵向和横向速度调节器采用比例控制器。利用这种防钟摆控制所构成的外围双闭环控制回路结构使得此型无人直升机对于外界干扰或外力作用都能达到有效抑制钟摆现象，并稳定地飞行。

Claims (1)

1.一种无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法，包括利用直升机中的角速率陀螺输出的俯仰角速率和滚转角速率分别经俯仰增稳控制和滚转增稳控制构成第一闭环控制内回路，实现对直升机姿态稳定性控制；利用直升机的姿态陀螺输出的俯仰角和滚转角分别经俯仰控制器和滚转控制器构成第二闭环控制内回路，实现对直升机的姿态控制；其特征在于还包括速度闭环控制和加速度闭环控制，所述加速度闭环控制，是利用加速度计输出信息获得的纵向加速度和横向加速度分别经纵向速度增稳控制和横向速度增稳控制构成的第三闭环控制回路，提高直升机速度控制的稳定性，所述速度闭环控制回路，是利用GPS输出的信息获得的纵向速度和横向速度经纵向速度调节器和横向速度调节器构成的第四闭环控制回路，实现提前抑制摆角偏离的控制。
CNB2007100252943A 2007-07-20 2007-07-20 无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法 Expired - Fee Related CN100511061C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2007100252943A CN100511061C (zh) 2007-07-20 2007-07-20 无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2007100252943A CN100511061C (zh) 2007-07-20 2007-07-20 无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101093398A true CN101093398A (zh) 2007-12-26
CN100511061C CN100511061C (zh) 2009-07-08

Family

ID=38991688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2007100252943A Expired - Fee Related CN100511061C (zh) 2007-07-20 2007-07-20 无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100511061C (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102163059A (zh) * 2011-04-27 2011-08-24 南京航空航天大学 推力变向无人机的姿态控制系统及控制方法
CN104298109A (zh) * 2014-09-23 2015-01-21 南京航空航天大学 基于多控制器融合的无尾飞行器协调转弯控制方法
CN106081068A (zh) * 2016-08-05 2016-11-09 江苏艾锐泰克无人飞行器科技有限公司 直升机自平衡控制系统和控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4006871A (en) * 1972-06-19 1977-02-08 The Boeing Company Automatic pitch axis control system for aircraft
US6189836B1 (en) * 1998-09-25 2001-02-20 Sikorsky Aircraft Corporation Model-following control system using acceleration feedback
CN1569563A (zh) * 2004-04-27 2005-01-26 上海大学 无人机姿态增稳装置及其控制方法
CN100363851C (zh) * 2004-11-26 2008-01-23 清华大学 航天器大角度机动控制的单框架力矩陀螺群的最优控制法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102163059A (zh) * 2011-04-27 2011-08-24 南京航空航天大学 推力变向无人机的姿态控制系统及控制方法
CN102163059B (zh) * 2011-04-27 2012-11-28 南京航空航天大学 推力变向无人机的姿态控制系统及控制方法
CN104298109A (zh) * 2014-09-23 2015-01-21 南京航空航天大学 基于多控制器融合的无尾飞行器协调转弯控制方法
CN104298109B (zh) * 2014-09-23 2017-04-19 南京航空航天大学 基于多控制器融合的无尾飞行器协调转弯控制方法
CN106081068A (zh) * 2016-08-05 2016-11-09 江苏艾锐泰克无人飞行器科技有限公司 直升机自平衡控制系统和控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100511061C (zh) 2009-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11230371B2 (en) Maintaining attitude control of unmanned aerial vehicles by varying centers of gravity
US10556677B2 (en) Maintaining attitude control of unmanned aerial vehicles using pivoting propulsion motors
NL2017971B1 (en) Unmanned aerial vehicle
CN102360216B (zh) 双发舰载飞机单发停车的安全着舰控制方法
Bai et al. Robust control of quadrotor unmanned air vehicles
NL2018003B1 (en) Unmanned aerial vehicle
EP3509948A1 (en) Methods and systems for damping oscillations of a payload
CN105912003B (zh) 垂直起降无人机自主着舰的辅助系统及方法
Kui et al. Sliding mode control for a quadrotor slung load system
CN107651212A (zh) 系留无人机、系留无人机定位跟随控制系统及其控制方法
CN102530269B (zh) 一种利用流速调节控制航天器姿态的方法及其执行机构
CN205203302U (zh) 三自由度液压驱动重载稳定平台
JP2016068692A (ja) マルチロータクラフトの姿勢安定化制御装置
CN100511061C (zh) 无尾桨型无人直升机的防钟摆控制方法
CN111976974A (zh) 一种飞行控制方法、无人机及存储介质
CN203758522U (zh) 一种无人机姿态传感器
JP6624423B2 (ja) 陸上走行可能な飛行体
Hamada et al. Gust alleviation control using prior gust information: Wind tunnel test results
CN206750129U (zh) 飞行器
CN104290925A (zh) 一种航天器在惯性系内的角动量控制方法
CN205787900U (zh) 无人机自主高速着舰辅助系统
CN105912004B (zh) 无人机自主高速着舰辅助系统及方法
Leonard et al. Sensor fusion observer design and experimental validation for an underwater kite
US10908618B2 (en) Rotor control law for multi-rotor vehicles systems and methods
CN207292473U (zh) 系留无人机及系留无人机定位跟随控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090708

Termination date: 20170720